Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Hubble zaobserwował dziwną czarną dziurę

Recommended Posts

Teleskop Hubble'a zauważył cienki dysk materiału krążącego wokół czarnej dziury NGC 3147, która jest położona w odległości 130 milionów lat świetlnych od Ziemi. Problem w tym, że zgodnie z współczesnymi teoriami dysk taki nie ma prawa istnieć. Jego obecność tak blisko czarnej dziury to okazja do przetestowania teorii względności Einsteina. Teorie te opisują grawitację jako zagięcie przestrzeni oraz relacje pomiędzy czasem a przestrzenią.

Nigdy z taką dokładnością i to w świetle widzialnym nie obserwowaliśmy skutków opisywanych w ogólnej i szczególnej teorii względności, mówi Marco Chiaberge z Europejskiej Agencji Kosmicznej. Mamy niezwykłą okazję, by obserwować dysk materii znajdujący się bardzo blisko czarnej dziury. Tak blisko, że prędkości i intensywność grawitacji wpływają na wygląd fotonów. Bez odwołania się do teorii względności nie jesteśmy w stanie zrozumieć tego, co widzimy, dodaje główny autor badań, Stefano Bianchi z Universita degli Studi Roma Tre w Rzymie.

Czarne dziury w pewnych typach galaktyk, takich jak NGC 3147 są „niedożywione”, gdyż brak jest wokół nich wystarczająco dużo materii, która byłaby przez nie regularnie wchłaniana. Materia wokół takich czarnych dziur jest „napompowana”, przypomina kształtem oponę, a nie płaski dysk wokół potężnych „dobrze odżywionych” czarnych dziur. Tymczasem materia wokół NGC 3147 ma kształt płaskiego dysku.

Myśleliśmy, że ta czarna dziura będzie świetną kandydatką do potwierdzenia, że poniżej pewnej jasności dysk akrecyjny wokół obiektu przestaje istnieć. Jednak zaobserwowaliśmy coś, czego się nie spodziewaliśmy. Zauważyliśmy tam poruszający się gaz, którego właściwości można wyjaśnić tylko wtedy, gdy przyjmiemy, że mamy tam do czynienia z cienkim dyskiem materiału znajdującego się bardzo blisko czarnej dziury, mówi Ari Laor z Izraelskiego Instytutu Technologicznego Technion.

Obecne modele mówią, że dysk akrecyjny formuje się, gdy wielkie ilości gazu zostaną przechwycone przez pole grawitacyjne czarnej dziury. Przechwycona materia emituje bardzo dużo światła i powstaje kwazar. Gdy do dyskuk napływa coraz mniej materiału, zaczyna się on rozpadać, staje się mniej jasny i zmienia strukturę.

To, co zaobserwowaliśmy to pomniejszony kwazar. Nie sądziliśmy, że coś takiego istnieje. To taki sam dysk, jaki widzimy wokół obiektów o 1000 czy 100 000 razy jaśniejszych. Okazuje się zatem, że współczesne modele dynamiki gazów w słabo świecących aktywnych galaktykach są niewłaściwe, dodaje Bianchi.

Niezwykle cenną dla nauki cechą niespodziewanego odkrycia jest fakt, że pole grawitacyjne czarnej dziury oddziałuje na dysk tak silnie, iż modyfikuje właściwości jego światła, do daje unikatową okazję do przetestowania teorii względności.

Czarna dziura NGC 3147 ma masę około 250 milionów mas Słońca. Materiał krąży wokół niej z prędkością ponad 10% prędkości światła. Przy tych prędkościach wydaje się, że emitowane przezeń światło jest coraz jaśniejsze od strony, z której gaz zbliża się do Ziemi, a przygasa, gdy gaz się oddala. Obserwacje wykazały także, że gaz jest tak mocno powiązany z grawitacją czarnej dziury, iż światło ma problem by się zeń wydobyć, przez co wydaje się, że jest emitowane w czerwonym zakresie spektrum.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tak właśnie jest, z tym, że źródłem znacznej części jej jasności jest dysk wokół centralnej BH.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, nkmarek napisał:

Ja myślałem, że kwazar to młoda aktywna galaktyka a nie czarna dziura.

Źródłem niezwykłej jasności jest BH. Galaktyki młode czy stare w większości zawierają dziurę w środku.

edit: drugi!

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites

Kwazary, aktywne jądra galaktyk (AGN), galaktyki Seyferta itd. to ten sam mechanizm (w różnej skali aktywności).

edit: :D

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Podobno nasza Droga Mleczna też kiedyś była kwazarem. Co się zmieniło ? Czarna dziura wyparowała czy ilość materii przez nią zagarnianej się zmniejszyła ?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Podobno była, ale już zjadła swoje papu (właściwiej papu tak się rozsmarowało przy horyzoncie i uległo przesunięciu ku czerwieni, że już nic nie widzimy). Dalej jedna miota gwiazdami z pobliża zaznaczając, że jest i ma się dobrze.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Czarna dziura to zaburzenie czasu. Zapominamy o tym że do czarnej dziury nic wpaść nie może,  bo na horyzoncie czarnej dziury czas się zatrzymuje (dla nas, obserwatorów z zewnątrz). Wygląda na to że po opuszczeniu mentalności: Geocentrycznej, tkwimy nadal w mentalności Czasocentrycznej (w sensie patrzenia z Naszego Czasu)

Hmmm... trzeba czekać kolejne tysiąc lat na to aby zmieniła się mentalność fizyków?

Pomyślmy szerzej niż tylko Czasocentrycznie. Energia świecenia materii znajdującej się w "swoim bardzo zwolnionym względem nas czasie" wysyłana do Naszego Czasu cechuje się niewyobrażalnym rozrzedzeniem. Jeden kwant promieniowania czarnej dziury przez sekundę (jedną sekundę jej czasu) rozciągany jest na miliardy lat naszego czasu. To dlatego czarne dziury są niewidoczne. Ten sposób spojrzenia na fizykę czasu i przestrzeni pozwala zrozumieć że czas i przestrzeń to jest dokładnie to samo!

Share this post


Link to post
Share on other sites
27 minut temu, Tomasz Winter napisał:

To dlatego czarne dziury są niewidoczne.

Jesteś za bardzo światłocentryczny. 

  • Like (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 minut temu, Jajcenty napisał:

Jesteś za bardzo światłocentryczny. 

Być może, mam po prostu nieodparte wrażenie że taki spojrzenie jest kolejnym etapem rozwoju mentalnego. Niedobrze mi się robi gdy słucham że światło z gwiazdy odległej od nas 100 lat świetlnych leci do Ziemi 100 lat. Przecież to bzdura, światło dociera natychmiast, z jego punktu widzenia i w jego czasie. To dla nas mija 100 lat, dla fotonu nie mija nawet sekunda. Warto pomyśleć o tym czym jest faktycznie prędkość światła. W/g mnie to jest to najniższa prędkość we Wszechświecie. Ponieważ gdy t=0  to V=0   Nie można przekroczyć prędkości światła, bo gdy coś się zatrzymało to nie może zatrzymać się jeszcze bardziej. To bardzo intuicyjne widzenie fizyki i Wszechświata.

Edited by Tomasz Winter

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 minut temu, Tomasz Winter napisał:

Warto pomyśleć o tym czym jest faktycznie prędkość światła. W/g mnie to jest to najniższa prędkość we Wszechświecie

Tak, znana jest mi (i większości osób tutaj) ta intuicja stałej sumy wektora (t,x,y,z). Nie wiem co jest warta, poczekam na wykładnię od jakigoś Wiedzącego. Ze swojej strony uważam, że to może być przesłanka skwantowania czasu i przestrzeni. Z jakiś przyczyn (?) w czasie Plancka Wszechświat musi się przesunąć o odległość Plancka i nie więcej niż o nią. To daje minV = c.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, Tomasz Winter napisał:

bo gdy coś się zatrzymało to nie może zatrzymać się jeszcze bardziej.

Może. Nawet kuń wie, że jak się zatrzyma, to może dać curik ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 godzin temu, Tomasz Winter napisał:

Jeden kwant promieniowania czarnej dziury przez sekundę (jedną sekundę jej czasu) rozciągany jest na miliardy lat naszego czasu.

O jakim "promieniowaniu BH" piszesz? Promieniowaniu Hawkinga, czy jakimś innym?
 

12 godzin temu, Jajcenty napisał:

Z jakiś przyczyn (?) w czasie Plancka Wszechświat musi się przesunąć o odległość Plancka i nie więcej niż o nią. To daje minV = c.

Te "Plancki" to raczej tylko umowna granica "naszej" fizyki.

Edited by ex nihilo

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Znaczna część gwiazd w toku swojej ewolucji zamienia się w białe karły, niezwykle gęste obiekty wielkości Ziemi o masie zbliżonej do masy Słońca. Teraz po raz pierwszy astronomowie zauważyli białego karła nagle zmieniającego jasność w bardzo krótkim czasie. Znajduje się on w układzie podwójnym w odległości około 1400 lat od Ziemi i pobiera materię materię z towarzyszącej mu gwiazdy.
      Naukowcy zaobserwowali, że do spadków jasności badanego przez nich białego karła dochodzi w ciągu zaledwie 30 minut. Dotychczas w przypadku innych znanych białych karłów proces taki zajmował całe dni lub miesiące.
      Na jasność karła wyciągającego materię z towarzyszącej mu gwiazdy wpływa dostępność tej materii. Zwykle jej przepływ jest mniej więcej stały, więc do spadków jasności dochodzi powoli. Jednak w wypadku karła w układzie TW Pictoris, spadki jasności i jej ponowne zwiększanie się, zachodzą niezwykle szybko. Naukowcy sądzą, że coś wpływa na dostawy materii do karła.
      TW Pictoris składa się z białego karła otoczonego dyskiem akrecyjnym z helu i wodoru pochodzącego od towarzyszącej mu chłodniejszej gwiazdy. Uczeni z Durham University, korzystający z teleskopu kosmicznego TESS, którego głównym zadaniem jest szukanie planet podobnych do Ziemi, zauważyli szybkie zmiany jasności białego karła. Coś, czego nigdy wcześniej nie odkryto. Naukowcy sądzą, że przyczyną mogą być rekonfiguracje pola magnetycznego gwiazdy.
      Gdy karzeł może swobodnie pochłaniać materię z dysku akrecyjnego, jego jasność jest wysoka. Jednak nagle jasność gwiazdy gwałtownie spada. Gdy się to dzieje, jej pole magnetyczne wiruje tak szybko, że pojawia się bariera odśrodkowa, która zatrzymuje opadanie materiału z dysku akrecyjnego. W tej fazie ilość materiału dostarczanego do białego karła jest regulowana przez wirujące pole magnetyczne. Po jakimś czasie cały system ponownie się „włącza” i jasność gwiazdy znowu rośnie.
      Główny autor badań, doktor Simone Caringi z Centre for Extragalactic Astronomy na Durham Univeristy mówi, że zachowanie tego białego karła można porównać ze zjawiskiem obserwowanym w przypadku znacznie mniejszych gwiazd neutronowych. To może być ważny krok, ku lepszemu zrozumieniu procesu, w jaki sposób obiekty czerpią materię z dysku akrecyjnego oraz jaką rolę odgrywa w tym pole magnetyczne.
      Jako, że białe karły są bardziej powszechne niż gwiazdy neutronowe, naukowcy mają nadzieję, że odkryją więcej przykładów takiego zachowania i lepiej zrozumieją proces samej akrecji.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W 1971 roku Stephen Hawking stwierdził, że powierzchnia horyzontu zdarzeń czarnej dziury nie może się skurczyć. Teraz, niemal 50 lat po sformułowaniu tego prawa, fizycy z MIT i innych uczelni potwierdzili, że Hawking miał rację.
      Naukowcy wykorzystali przy tym sygnał grawitacyjny GW150914. To pierwsza fala grawitacyjna, wykryta przez LIGO w 2015 roku. Fala powstała w wyniku oddziaływania dwóch krążących wokół siebie czarnych dziur, w które w końcu się połączyły w jedną czarną dziurę.
      Jeśli Hawking miał rację, to powierzchnia horyzontu zdarzeń nowej czarnej dziury nie powinna być mniejsza od powierzchni horyzontów zdarzeń jej dwóch dziur. Fizycy przeanalizowali sygnał GW150914 sprzed i po zderzeniu dziur i stwierdzili, że po połączeniu obiektów całkowita powierzchnia nowego horyzontu zdarzeń nie zmniejszyła się.
      To pierwsze obserwacyjne potwierdzenie słów Hawkinga. Dotychczas specjaliści byli w stanie udowodnić je matematycznie, ale nie obserwacyjnie. Autorzy badań chcą przeanalizować inne fale grawitacyjne, by sprawdzić, czy również i w nich znajdą potwierdzenie sformułowanego przez Hawkinga prawa.
      Możliwe, że istnieje wiele różnych kompaktowych obiektów w przestrzeni kosmicznej. Niektóre z nich mogą być czarnymi dziurami, dla których opisy Einsteina i Hawkinga są ważne, inne zaś mogą zachowywać się nieco inaczej. To nie jest tak, że wystarczy potwierdzić coś raz i tyle wystarczy, mówi główny autor badań, Maximiliano Isi z Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. W badaniach bali tez udział Will Farr ze Stony Brook University, Matthew Giesler i Saul Teukolsky z Cornell University oraz Mark Scheel z Caltechu.
      Gdy w 2015 roku LIGO wykrył fale grawitacyjne, Stephen Hawking skontaktował się z profesorem Kipem Thornem, współzałożycielem LIGO i zapytał go, czy wykrycie fal grawitacyjnych pozwala potwierdzić jego twierdzenie o powierzchni horyzontu zdarzeń. Wówczas jednak naukowcy nie byli w stanie pozyskać z sygnału odpowiednich danych sprzed i po połączeniu czarnych dziur, więc nie mogli porównać powierzchni horyzontów zdarzeń.
      Dopiero w 2019 roku Isi i jego koledzy opracowali technikę, która pozwoliła na pozyskanie odpowiednich informacji z konkretnych zarejestrowanych częstotliwości. Informacje te można następnie wykorzystać do obliczenia masy i spinu czarnej dziury. Z kolei masa i spin są bezpośrednio związane z powierzchnią horyzontu zdarzeń.
      Gdy już mieli tę technikę opanowaną, „wystarczyło” podzielić sygnał GW150914 w jego szczycie. Analiza sygnału sprzed szczytu pochodziła z dwóch krążących wokół siebie czarnych dziur, a nowa technika pozwoliła na określenie ich masy i spinu sprzed połączenia się. Na tej podstawie wyliczyli powierzchnię horyzontu zdarzeń obu czarnych dziur na około 235 000 kilometrów kwadratowych. Następnie w podobny sposób policzyli powierzchnię horyzontu zdarzeń nowo powstałej czarnej dziury i okazało się, że wynosi ona 367 000 km2.
      Dane bezsprzecznie pokazują, że po połączeniu powierzchnia horyzontu zdarzeń zwiększyła się, mówi Isi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society pojawiły się wyniki nowego teoretycznego studium mechanizmu powstawania supermasywnych czarnych dziur. Jego autorzy, międzynarodowy zespół naukowy, twierdzą, że supermasywne czarne dziury nie muszą powstawać ze zwykłej materii, a mogą tworzyć się bezpośrednio z ciemnej materii.
      Powstawanie i ewolucja czarnych dziur to wciąż jedna z zagadek astronomii. Wiemy, że supermasywne czarne dziury istniały już 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Wciąż nie wiemy, jak mogły uformować się tak szybko.
      Standardowe modele tworzenia się czarnych dziur mówi o materii barionowej, która zapadła się pod wpływem grawitacji, utworzyła czarną dziurę, która z czasem rosła wchłaniając pobliską materię.
      Autorzy nowej pracy badali teoretyczne możliwości istnienia stabilnych jąder galaktyk utworzonych z jądra z ciemnej materii i otaczającej je rozproszonego halo ciemnej materii. W czasie badań zauważyli, że centralne miejsca takich struktur mogą stać się tak gęste, że po przekroczeniu pewnej granicy zapadną się tworząc supermasywną czarną dziurę.
      Z modelu wynika, że takie zjawisko może zachodzić znacznie szybciej niż inne mechanizmy powstawania supermasywnych czarnych dziur. Na tyle szybko, że mogły się one formować we wczesnym wszechświecie, zanim jeszcze powstały galaktyki, w centrach których się znajdują.
      Nowy scenariusz formowania może wyjaśniać, w jaki sposób supermasywne czarne dziury powstały we wczesnym wszechświecie, bez potrzeby odwoływania się do wcześniejszego powstania gwiazd czy formowania się czarnych dziur o nierealnym tempie wzrostu, mówi główny autor badań Carlos R. Argüelles z Universidad Nacional de La Plata.
      Nasza praca pokazuje, że wewnątrz halo ciemnej materii mogą znajdować się gęste ośrodki, które mogą wyjaśniać formowania się supermasywnych czarnych dziur, mówi uczony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ziemia jest bliżej supermasywnej centralnej czarnej dziury – Sagittariusa A* – naszej galaktyki i porusza się szybciej niż dotychczas sądzono. Tak wynika z nowej mapy sporządzonej na podstawie ponad 15-letnich badań prowadzonych przez japoński projekt astronomiczny VERA.
      VERA (VLBI Exploration of Radio Astrometry) wystartował w 2000 roku. Głównym zadaniem projektu jest określenie struktury przestrzennej i prędkości obiektów w Drodze Mlecznej. Naukowcy wykorzystują technikę interferometrii, która pozwala połączyć dane z różnych radioteleskopów znajdujących się w Japonii i uzyskać obraz o takiej rozdzielczości, jak z jednego radioteleskopu o średnicy 2300 kilometrów. Uzyskano w ten sposób rozdzielczość wynoszącą 10 mikrosekund kątowych. To rozdzielczość wystarczająca, by – przynajmniej teoretycznie – dostrzec z Ziemi 2-złotówkę leżącą na powierzchni Księżyca.
      Jako, że Ziemia znajduje się wewnątrz Drogi Mlecznej, nie możemy badać naszej galaktyki z zewnątrz. Żeby zrozumieć strukturę Drogi Mlecznej musimy posłużyć się astrometrią, dokładnymi pomiarami pozycji i ruchu obiektów w naszej galaktyce. Dzięki temu jesteśmy w stanie odtworzyć jej trójwymiarową strukturę.  Właśnie opublikowano First VERA Astrometry Catalog, w którym znajdują się dokładne dane dotyczące 99 obiektów Drogi Mlecznej.
      Dzięki temu dowiedzieliśmy się właśnie, że Ziemia porusza się wokół centrum Drogi Mlecznej z prędkością 227 km/s, czyli o 7 km/s szybciej, niż sądziliśmy. Jest też o 2000 lat świetlnych bliżej Sagittariusa A*. Od centralnej czarnej dziury dzieli nas zatem 25 800 lat świetlnych, a nie 27 700 lat świetlnych.
      Teraz VERA obserwuje kolejne obiekty, szczególnie te znajdujące się blisko czarnej dziury. Projekt VERA przystąpił też do programu EAVN (East Asian VLBI Network), w ramach którego współpracują ze sobą radioteleskopy w Japonii, Korei Południowej i Chin. Dzięki zwiększeniu liczby urządzeń oraz odległości pomiędzy nimi EAVN osiągnie większą rozdzielczość niż VERA i dostarczy jeszcze bardziej dokładnych danych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Supermasywna czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej – Sagittarius A* – obraca się wolniej niż się spodziewano. Jej obrót jest wolniejszy, a prawdopodobnie znacznie wolniejszy, niż 10% prędkości światła. To niezwykle powoli jak na obracającą się czarną o masie 4,15 miliona razy większej od masy Słońca.
      Prędkość obrotowa czarnej dziury jest ważna z dwóch powodów. Po pierwsze horyzont zdarzeń czarnej dziury, czyli miejsce spoza którego nic nie może się wydostać, jest coraz większy i większy w miarę, jak czarna dziura pochłania coraz więcej materii. Jednak im szybciej dziura się obraca, tym bardziej kurczy się jej horyzont zdarzeń. To zaś powoduje, że szybko obracające się czarne dziury mają mniejszy horyzont zdarzeń niż wolno obracające się czarne dziury o tej samej masie. Po drugie, tempo obrotu czarnej dziury odgrywa rolę w pojawianiu się dżetów z obu stron czarnej dziury. Większość galaktyk podobnych do Drogi Mlecznej posiada supermasywne czarna dziury, a wielu z nich towarzyszą potężne dżety.
      Jednak Droga Mleczna nie posiada dżetów. Już samo to sugeruje, że SgrA* nie obraca się zbyt szybko. Specjaliści sądzą bowiem, że dżet to materia z dysku akrecyjnego, która znajduje się zaraz poza horyzontem zdarzeń i która została przyspieszona w wyniku szybkiego obrotu czarnej dziury. Brak dżetu może sugerować, że albo takiej materii w dysku akrecyjnym SgrA* jest bardzo mało, albo dziura obraca się wolno, albo też mają miejsce obie te sytuacje.
      Autorzy najnowszych badań postanowili zmierzyć obrót Sagittariusa A*. Wykorzystali w tym celu gwiazdy znajdujące się w bezpośrednim otoczeniu czarnej dziury. Stwierdzili, że wszystkie te gwiazdy znajdują się na dwóch płaszczyznach. Gdyby narysować ich orbity i przyjrzeć im się z boku, okaże się, że tworzą one kształt X. Z obliczeń wynika, że gdyby SgrA* obracała się szybciej niż 10% prędkości światła, to gwiazdy te zostałyby wyrzucone z takich orbit. Orbity te są najprawdopodobniej równie stare co same gwiazdy. Powstały one w momencie narodzin tych gwiazd. Gdyby czarna dziura wirowała bardzo szybko, już byśmy takich orbit nie obserwowali.
      Wszystko, co w przestrzeni kosmicznej obraca się bardzo szybko wywiera wpływ na obiektu znajdujące się na orbitach. Z czasem oddziaływanie takiego szybko obracającego się obiektu powoduje, że orbity mniejszych obiektów wokół niego coraz bardziej do płaszczyzny obrotu masywnego obiektu. Jeśli zaś masywny obiekt obraca się powoli, słabiej oddziałuje na obiekty na jego orbitach, dzięki czemu mogą one utrzymać swoje pierwotne orbity.
      Więcej na temat badań można przeczytać na łamach Astrophysical Journal Letters.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...